DE102020117913A1 - Process for manufacturing a pressurized gas tank for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgastanks (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Gehäuse (2) des Druckgastanks (1) bereitgestellt wird, dass eine sich axial erstreckende Gehäuseöffnung (4.1) aufweist. Um ein effizientes Befüllen eines Druckgastanks einer Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Bündel (10) von Wärmeleitelementen (11) mit einem ersten Ende (10.1) voran durch die Gehäuseöffnung (4.1) wenigstens teilweise in das Gehäuse (2) eingeführt wird und danach wenigstens eine Kraft auf ein zweites Ende (10.2) des Bündels (10) ausgeübt wird, wodurch das Bündel (10) innerhalb des Gehäuses (2) radial expandiert.The invention relates to a method for producing a compressed gas tank (1) for a motor vehicle, a housing (2) of the compressed gas tank (1) being provided which has an axially extending housing opening (4.1). In order to enable a compressed gas tank of a motor vehicle to be filled efficiently, the invention provides that a bundle (10) of heat-conducting elements (11) is inserted at least partially into the housing (2) through the housing opening (4.1) with a first end (10.1) first and thereafter at least one force is applied to a second end (10.2) of the bundle (10), whereby the bundle (10) expands radially within the housing (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgastanks für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for producing a compressed gas tank for a motor vehicle.
Druckgastanks bzw. Druckbehälter werden im Automobilbereich verwendet, um bspw. Erdgas, Autogas oder Wasserstoff für Brennstoffzellen aufzunehmen. Der Druckgastank weist dabei üblicherweise einen zylindrischen Mittelabschnitt auf, an den sich endseitig gewölbte oder domartige Endabschnitte anschließen. Üblicherweise weist ein Druckgastank einen Innenmantel auf, der von einem Außenmantel umgeben ist, der aus gewickelten Endlosfasern (Rovings) in einer Polymermatrix besteht. Die Faserverstärkung ist oftmals wesentlich für eine ausreichende Druckfestigkeit. Es sind Druckgastanks bekannt, die ausschließlich aus Metall gefertigt sind, sowie solche, die aus Metall gefertigt und ausschließlich im zylindrischen Mittelabschnitt faserverstärkt sind. Andere Druckgastanks weisen einen Innenmantel aus Metall auf und sind sowohl im Mittelabschnitt als auch in den Endabschnitten faserverstärkt, wieder andere weisen einen Innenmantel aus einem Polymer auf, der im Mittelabschnitt und in den Endabschnitten faserverstärkt ist und der endseitig metallische Endstücke für ein Ventil bzw. einen Verschluss aufweist. Während des Betankens heizt sich der Druckgastank stark auf, hauptsächlich aufgrund der Kompression des Gases innerhalb des Tanks (sowie ggf. in einer zum Tank führenden Leitung). Dabei kann die Gefahr bestehen, dass eine aus Sicherheitsgründen vorgegebene Maximaltemperatur des Tanks überschritten wird. Um dies zu verhindern, muss entweder die Betankung langsamer erfolgen oder das Gas muss vor dem Betanken vorgekühlt werden, was energetisch aufwändig ist. In einigen Fällen muss die Betankung aus Sicherheitsgründen automatisch unterbrochen werden, falls die Maximaltemperatur erreicht bzw. überschritten wird.Pressurized gas tanks or pressure vessels are used in the automotive sector, for example to hold natural gas, LPG or hydrogen for fuel cells. The pressurized gas tank usually has a cylindrical middle section, which is adjoined by curved or dome-like end sections. A compressed gas tank usually has an inner shell which is surrounded by an outer shell which consists of continuous fibers (rovings) wound in a polymer matrix. Fiber reinforcement is often essential for adequate compressive strength. There are known pressurized gas tanks that are made exclusively of metal, as well as those that are made of metal and fiber-reinforced exclusively in the cylindrical central section. Other compressed gas tanks have an inner shell made of metal and are fiber-reinforced both in the middle section and in the end sections, still others have an inner shell made of a polymer, which is fiber-reinforced in the middle section and in the end sections and the end metal end pieces for a valve or a closure. During refueling, the compressed gas tank heats up considerably, mainly due to the compression of the gas inside the tank (and possibly in a line leading to the tank). There may be a risk that a maximum tank temperature specified for safety reasons will be exceeded. In order to prevent this, either refueling has to be slower or the gas has to be pre-cooled before refueling, which is energy-intensive. In some cases, for safety reasons, refueling must be automatically interrupted if the maximum temperature is reached or exceeded.
Die
Aus der
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die effiziente Gestaltung des Befüllvorgangs bei einem Druckgastank eines Kraftfahrzeugs noch Raum für Verbesserungen.In view of the prior art shown, the efficient design of the filling process in a compressed gas tank of a motor vehicle still offers room for improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Befüllen eines Druckgastanks einer Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.The invention is based on the object of enabling efficient filling of a compressed gas tank of a motor vehicle.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.According to the invention, the object is achieved by a method having the features of
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful way and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgastanks für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich bspw. um einen PKW oder LKW handeln. Der Druckgastank kann u. U. auch als Flüssiggastank bezeichnet werden und dient normalerweise dazu, ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, welches zum Antrieb des Kraftfahrzeugs dient, bspw. Wasserstoff für eine Brennstoffzelle oder Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG), Dimethylether (DME) oder auch Autogas (Liquefied Petroleum Gas, LPG, normalerweise ein Gemisch aus Butan und Propan) für einen entsprechend eingerichteten Verbrennungsmotor. Durch den hohen Druck liegt das Gas im Betriebszustand unter Umständen ganz oder teilweise in verflüssigtem Zustand innerhalb des Druckgastanks vor. Trotzdem wird hier vereinfachend von „Gas“ gesprochen, da dies auch in diesen Fällen dem Aggregatzustand unter Normalbedingungen entspricht.The invention provides a method for producing a compressed gas tank for a motor vehicle. The motor vehicle can be, for example, a car or truck. The compressed gas tank may also be referred to as a liquid gas tank and is normally used to hold a pressurized gas that is used to power the motor vehicle, e.g. hydrogen for a fuel cell or natural gas (compressed natural gas, CNG), dimethyl ether (DME ) or Autogas (Liquefied Petroleum Gas, LPG, usually a mixture of butane and propane) for a correspondingly equipped internal combustion engine. Due to the high pressure, the gas may be completely or partially in a liquefied state within the compressed gas tank in the operating state. Nevertheless, the term "gas" is used here for the sake of simplicity, since this also corresponds to the state of aggregation under normal conditions in these cases.
Gemäß dem Verfahren wird ein Gehäuse des Druckgastanks bereitgestellt, das eine sich axial erstreckende Gehäuseöffnung aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist selbstverständlich ein Innenraum ausgebildet, der im Betriebszustand dazu dient, das unter Druck stehende Gas aufzunehmen. Als „axiale Richtung“ wird in diesem Zusammenhang die Richtung definiert, in welcher sich die Gehäuseöffnung erstreckt und durch die Gehäusewand des Gehäuses hindurch geht. Die axiale Richtung kann allerdings auch einer Gehäuseachse entsprechen, entlang welcher sich das Gehäuse erstreckt und zu der es wenigstens teilweise symmetrisch ausgebildet ist. Hinsichtlich der weiteren Konstruktion des Gehäuses bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Bspw. könnte das Gehäuse einen tangential umlaufenden Mittelabschnitt aufweisen sowie zwei axial endseitig hiermit verbundene Endabschnitte. Die Endabschnitte können separat vom Mittelabschnitt vorgefertigt sein, so dass sich das Gehäuse aus wenigstens drei Teilen zusammensetzt, welche in der Regel wie unten beschrieben insgesamt von einem Außenmantel umgeben sind. Bezüglich der axialen Richtung ist der Mittelabschnitt tangential umlaufend ausgebildet, d.h. er umgibt die Gehäuseachse nach Art eines Zylindermantels. Normalerweise ist der Querschnitt des Mittelabschnitts kreisförmig ausgebildet und entlang der axialen Richtung wenigstens annähernd konstant. An den axial einander gegenüberliegenden Enden des Mittelabschnitts ist jeweils ein Endabschnitt mit dem Mittelabschnitt verbunden, wobei die genannten Abschnitte auch einstückig miteinander gefertigt sein können. Alternativ können die Endabschnitte separat gefertigt sein, in welchem Fall man auch von Endstücken sprechen kann. Die Form des jeweiligen Endabschnitts kann wenigstens abschnittsweise konvex (oder evtl. auch konkav) gewölbt sein. Die Gehäuseöffnung ist bei der hier beschriebenen Ausgestaltung in einem der Endabschnitte bzw. Endstücke ausgebildet und kann insbesondere symmetrisch zur Gehäuseachse ausgebildet sein. Hinsichtlich der Materialien des Gehäuses bestehen im Rahmen der Erfindung keinerlei Beschränkungen. Normalerweise bestehen die Endstücke aus Metall, bspw. Aluminium. Der Mittelabschnitt kann bspw. aus einem Polymer oder ebenfalls aus einem Metall bestehen. Die hier beschriebenen Gehäuseteile können insbesondere einen Innenmantel oder Liner des Gehäuses bilden, welcher außen ganz oder teilweise mit Bündeln (sog. Rovings) aus Endlosfasern, bspw. Carbonfasern, Glasfasern, Aramidfasern etc. oder auch Gemische unterschiedlicher Fasern, umwickelt ist, welche ihrerseits in einer Polymermatrix eingebunden sind. Durch diese Faserverstärkung kann insbesondere die Druckfestigkeit des Tanks verbessert werden. In der Regel wird einer der folgenden Typen von Druckgastanks hergestellt: reine Metallbehälter, Metallbehälter, die im Mittelabschnitt mit Faserlaminat armiert sind, Metallbehälter, die komplett mit Faserlaminat armiert sind, oder Behälter, die einen Mittelabschnitt aus Polymer sowie Endstücken aus Metall aufweisen und komplett mit Faserlaminat armiert sind.According to the method, a housing of the compressed gas tank is provided, which has an axially extending housing opening. Within the housing, of course, an interior space is formed which, in the operating state, serves to accommodate the pressurized gas. In this context, the “axial direction” is defined as the direction in which the housing opening extends and passes through the housing wall of the housing. However, the axial direction can also correspond to a housing axis, along which the housing extends and to which it is at least partially symmetrical. With regard to the further construction of the housing, there are different possibilities. For example, the housing could have a tangentially encircling center section and two end sections connected to it at the axial ends. The end sections can be prefabricated separately from the middle section, so that the housing is composed of at least three parts, which are generally surrounded by an outer casing as a whole, as described below. With regard to the axial direction, the middle section is designed to be tangential, i.e. it surrounds the housing axis in the manner of a cylinder jacket. Normally, the cross section of the central portion is circular and at least approximately constant along the axial direction. At the axially opposite ends of the central section, one end section is connected to the central section, it also being possible for the sections mentioned to be manufactured in one piece with one another. Alternatively, the end sections can be manufactured separately, in which case one can also speak of end pieces. The shape of the respective end section can be convex (or possibly also concave) at least in sections. In the configuration described here, the housing opening is formed in one of the end sections or end pieces and can in particular be formed symmetrically to the housing axis. With regard to the materials of the housing, there are no restrictions within the scope of the invention. Typically, the end pieces are made of metal, such as aluminum. The middle section can, for example, consist of a polymer or also of a metal. The housing parts described here can in particular form an inner jacket or liner of the housing, which is completely or partially wrapped on the outside with bundles (so-called rovings) made of endless fibers, e.g. carbon fibers, glass fibers, aramid fibers etc. or mixtures of different fibers, which in turn are are integrated into a polymer matrix. This fiber reinforcement can in particular improve the pressure resistance of the tank. Typically, one of the following types of pressurized gas tanks is manufactured: all metal tanks, metal tanks reinforced with fiber laminate in the middle section, metal tanks completely reinforced with fiber laminate, or tanks with a polymer middle section and metal end pieces and complete with Fiber laminate are reinforced.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein Bündel von Wärmeleitelementen mit einem ersten Ende voran durch die Gehäuseöffnung wenigstens teilweise in das Gehäuse eingeführt. Die Wärmeleitelemente dienen in fertig montiertem Zustand dazu, Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses abzuleiten. Dies ist insbesondere beim Befüllen des Druckgastanks von Vorteil, während dessen sich dieser stark aufheizen könnte, hauptsächlich aufgrund der Kompression des Gases. Da aber wenigstens ein Teil der durch Kompression erzeugten Wärme an die Wärmeleitelemente abgegeben und über diese abgeführt werden kann, wird die Erwärmung des Druckgastanks beschränkt, so dass eine aus Sicherheitsgründen vorgegebene Maximaltemperatur des Tanks leichter eingehalten werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, dass die Betankung schneller durchgeführt werden kann, ohne dass eine Vorkühlung des Gases notwendig wäre.In a further step of the method, a bundle of heat-conducting elements is at least partially inserted with a first end first through the housing opening into the housing. In the fully assembled state, the heat-conducting elements serve to dissipate heat from the interior of the housing. This is particularly advantageous when filling the pressurized gas tank, during which it could heat up considerably, mainly due to the compression of the gas. However, since at least part of the heat generated by compression can be given off to the heat-conducting elements and dissipated via them, the heating of the pressurized gas tank is limited, so that a maximum temperature of the tank specified for safety reasons can be more easily maintained. This in turn has the advantage that refueling can be carried out more quickly without the gas having to be pre-cooled.
Um ihre Funktion optimal zu erfüllen, sind die Wärmeleitelemente normalerweise aus Metall gefertigt, bspw. aus Edelstahl. Optional können Sie eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, welche allerdings so ausgewählt sein sollte, dass sie die Wärmeleitfähigkeit nicht wesentlich einschränkt. Allgemein kann jedes Wärmeleitelemente als lang gestreckt bezeichnet werden, so dass es entlang einer Richtung, die als Längsrichtung oder Erstreckungsrichtung bezeichnet werden kann, eine Ausdehnung aufweist, die normalerweise wenigstens dem Fünffachen oder wenigstens dem Zehnfachen einer Ausdehnung quer zur Erstreckungsrichtung entspricht. Der Außenquerschnitt eines Wärmeleitelements kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, bspw. polygonal, rechteckig, oval oder insbesondere kreisförmig. Normalerweise ist der Außenquerschnitt entlang der gesamten Länge des Wärmeleitelements konstant, er könnte aber auch variieren. Das Bündel weist eine Mehrzahl von Wärmeleitelementen auf, wobei deren Anzahl bspw. zwischen 4 und 20 oder zwischen 6 und 15 liegen kann. Innerhalb des Bündels ist normalerweise jedes Wärmeleitelement benachbart zu wenigstens einem anderen Wärmeleitelement, typischerweise zu wenigstens zwei anderen Wärmeleitelemente, angeordnet. Insbesondere kann es zumindest bereichsweise wenigstens ein anderes Wärmeleitelement berühren. Das Bündel weist ein erstes Ende auf und wird mit diesem ersten Ende voran (bzw. zuvorderst) durch die Gehäuseöffnung wenigstens teilweise in das Gehäuse eingeführt. Die Bewegungsrichtung beim Einführen kann dabei wenigstens näherungsweise der axialen Richtung entsprechen, bspw. kann sie um weniger als 20° von der axialen Richtung abweichen. Wie nachfolgend noch erläutert wird, wird das Bündel bevorzugt nur teilweise eingeführt, bspw. kann es mit 50% bis 80% seiner Länge eingeführt werden, während die verbleibenden 20% bis 50% zunächst außerhalb des Gehäuses verbleiben. Das Einführen des Bündels kann manuell durchgeführt werden, bevorzugt wird es jedoch automatisch durchgeführt.In order to optimally fulfill their function, the heat-conducting elements are normally made of metal, e.g. stainless steel. Optionally, you can have a surface coating, which should, however, be selected in such a way that it does not significantly restrict the thermal conductivity. In general, each heat conducting element can be referred to as elongate, so that it has an extension along a direction, which can be referred to as the longitudinal direction or the direction of extension, which normally corresponds to at least five times or at least ten times an extension transverse to the direction of extension. The external cross-section of a thermally conductive element can be designed in different ways, for example polygonal, rectangular, oval or, in particular, circular. Normally, the external cross-section is constant along the entire length of the heatsink, but it could vary. The bundle has a plurality of heat-conducting elements, the number of which can be between 4 and 20 or between 6 and 15, for example. Within the bundle, each heat conducting element is normally located adjacent to at least one other heat conducting element, typically at least two other heat conducting elements. In particular, it can touch at least one other heat-conducting element, at least in some areas. The bundle has a first end and is inserted at least partially into the housing with the first end first (or foremost) through the housing opening. The direction of movement during insertion can correspond at least approximately to the axial direction, for example it can deviate from the axial direction by less than 20°. As will be explained below, the bundle is preferably only partially inserted, e.g. it can be inserted with 50% to 80% of its length, while the remaining 20% to 50% initially remain outside the housing. The insertion of the bundle can be done manually, but preferably it is done automatically.
Nach dem wenigstens teilweisen Einführen wird wenigstens eine Kraft auf ein zweites Ende des Bündels ausgeübt, wodurch das Bündel innerhalb des Gehäuses radial expandiert. Das zweite Ende des Bündels ist dem o.g. ersten Ende gegenüberliegend angeordnet, d.h. bezüglich der Bewegungsrichtung des Einführens ist es hinten angeordnet. Typischerweise ist es nach dem (teilweisen) Einführen des Bündels noch außerhalb des Gehäuses angeordnet. Es wird wenigstens eine Kraft auf das zweite Ende ausgeübt. Die Kraft kann unmittelbar oder über wenigstens ein zwischengeordnetes Element ausgeübt werden. Wenngleich die wenigstens eine Kraft prinzipiell manuell ausgeübt werden könnte, ist es schon aus Präzisionsgründen bevorzugt, dass sie automatisch ausgeübt wird. Es kann sich insbesondere auch um ein Kräftepaar handeln, welches einem Drehmoment entspricht. Streng genommen wird die wenigstens eine Kraft auf das zweite Ende relativ zum ersten Ende ausgeübt. D.h. gleichzeitig wirkt auf das erste Ende eine Gegenkraft, die verhindert, dass sich das Bündel durch die Einwirkung der genannten Kraft einfach in seiner Gesamtheit bewegt. Das Ausüben der wenigstens einen Kraft bewirkt, dass das Bündel innerhalb des Gehäuses radial expandiert. D.h. wenn man die Ausdehnung des gesamten Bündels quer zur axialen Richtung, nämlich in radialer Richtung, betrachtet, vergrößert sich diese Ausdehnung durch das Ausüben der wenigstens einen Kraft. Man könnte auch sagen, die einzelnen Wärmeleitelemente des Bündels bewegen sich voneinander fort, so dass das Bündel insgesamt expandiert bzw. aufgespreizt wird. Die Expansion bzw. Aufspreizung erfolgt dabei normalerweise nicht entlang der gesamten Länge des Bündels, sondern nur bereichsweise. Sie muss insbesondere auch nicht in allen Bereichen des Bündels gleichmäßig erfolgen.After at least partial insertion, at least one force is applied to a second end of the bundle, causing the bundle to expand radially within the housing. The second end of the bundle is arranged opposite to the aforesaid first end, i.e. it is arranged behind with respect to the direction of movement of the insertion. Typically, it is still located outside the housing after (partial) insertion of the bundle. At least one force is applied to the second end. The force can be applied directly or via at least one intervening element. Although the at least one force could in principle be applied manually, for reasons of precision it is preferred that it is applied automatically. In particular, it can also be a matter of a couple of forces, which corresponds to a torque. Strictly speaking, the at least one force is applied to the second end relative to the first end. This means that at the same time a counterforce acts on the first end, which prevents the bundle from simply moving in its entirety as a result of the action of the force mentioned. Application of the at least one force causes the bundle to radially expand within the housing. That is, if one considers the expansion of the entire bundle transversely to the axial direction, namely in the radial direction, this expansion increases when the at least one force is exerted. One could also say that the individual heat-conducting elements of the bundle move away from one another, so that the bundle as a whole expands or spreads out. The expansion or spreading does not normally take place along the entire length of the bundle, but only in certain areas. In particular, it does not have to be uniform in all areas of the bundle.
In jedem Fall wird durch die Expansion des Bündels die Effektivität der Kühlung verbessert, die sich durch die Wärmeleitelemente erreichen lässt. Dabei können die Wärmeleitelemente des Bündels zunächst in relativ kompakter Form durch die Gehäuseöffnung eingeführt werden und danach in der beschriebenen Weise aufgespreizt werden, wodurch sie einen größeren Volumenbereich des Innenraums kühlen können. Dabei kann modellhaft vereinfachend angenommen werden, dass jedes Wärmeleitelement zur Kühlung eines gewissen Bereichs in der Nähe des Wärmeleitelement beiträgt. In der kompakten Form, in welcher das Bündel eingeführt wird, können sich die entsprechenden Bereiche der Wärmeleitelemente überschneiden, was die Kühlung beeinträchtigen kann. Außerdem kann es sein, dass zunächst keine oder nur minimale Zwischenräume zwischen den Wärmeleitelementen gegeben sind, so dass zu kühlendes Gas nicht oder nur schwer zwischen die Wärmeleitelemente gelangen kann. Nach dem Expandieren und Aufspreizen sind normalerweise ausreichende Zwischenräume gegeben, so dass jedes Wärmeleitelement mit seiner gesamten Oberfläche zum Wärmeaustausch beiträgt.In any case, the expansion of the bundle improves the effectiveness of the cooling that can be achieved by the heat-conducting elements. In this case, the heat-conducting elements of the bundle can first be introduced in a relatively compact form through the housing opening and then spread open in the manner described, as a result of which they can cool a larger volume area of the interior. In this case, it can be assumed for the sake of simplicity that each heat-conducting element contributes to the cooling of a certain area in the vicinity of the heat-conducting element. In the compact form in which the bundle is inserted, the corresponding areas of the heat conduction elements can overlap, which can affect cooling. In addition, there may initially be no or only minimal gaps between the heat-conducting elements, so that gas to be cooled cannot get between the heat-conducting elements, or only with difficulty. After expansion and spreading, there are normally sufficient gaps so that each heat-conducting element contributes to the heat exchange with its entire surface.
Der Verlauf der einzelnen Wärmeleitelemente innerhalb des Bündels kann unterschiedlich sein. Bspw. könnten die Wärmeleitelemente beim Einführen gerade angeordnet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Bündel von helixartig gewundenen Wärmeleitelementen eingeführt. D.h. zumindest während des Einführens sind die Wärmeleitelemente innerhalb des Bündels helixartig gewunden, also schraubenlinienartig bzw. nach Art einer Schraubenlinie. Für sich betrachtet verläuft jedes Wärmeleitelement helixartig. Insgesamt betrachtet kann man sagen, dass die Wärmeleitelemente umeinander gewunden bzw. wenigstens annähernd um eine gemeinsame Bündelachse gewunden sind. Dabei sind sämtliche Wärmeleitelemente des Bündels in der gleichen Richtung bzw. gleichsinnig gewunden.The course of the individual heat-conducting elements within the bundle can vary. For example, the heat-conducting elements could be arranged straight when inserted. According to a preferred embodiment, a bundle of helically wound heat-conducting elements is introduced. That is to say, at least during insertion, the heat-conducting elements are wound helically within the bundle, i.e. in the manner of a helical line or in the manner of a helical line. Considered individually, each heat-conducting element runs helically. Overall, it can be said that the heat-conducting elements are wound around one another or are wound at least approximately around a common bundle axis. All heat-conducting elements of the bundle are wound in the same direction or in the same direction.
Grundsätzlich wäre es denkbar, dass eine axiale Kraft auf das zweite Ende ausgeführt wird, wodurch das Bündel in axialer Richtung zusammengedrückt wird und gleichzeitig in radialer Richtung expandiert. Dies wäre unabhängig vom Verlauf der Wärmeleitelemente möglich, d.h. diese könnten gerade, helixartig gewunden oder anderweitig geformt sein. In diesem Fall ist allerdings die Verformung der einzelnen Wärmeleitelemente evtl. schwer zu kontrollieren. Außerdem kann eine axiale Kraft erheblicher Größe notwendig sein, die wiederum durch eine entsprechende Gegenkraft auf das erste Ende kompensiert werden muss. Sofern das erste Ende die Kraft bspw. an das Gehäuse weitergibt, könnte die Gefahr einer Beschädigung des Gehäuses bestehen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird durch die wenigstens eine Kraft ein Torsionsmoment auf das Bündel ausgeübt, wodurch sich die Windung des Bündels verringert. Man kann auch sagen, dass das Torsionsmoment der Windung des Bündels entgegenwirkt. Selbstverständlich ist für ein Torsionsmoment zumindest ein Kräftepaar notwendig. Das Torsionsmoment führt zu einer Drehung des zweiten Endes gegenüber dem ersten Ende. Dabei wird die Reduzierung der Windung normalerweise von einer Verkürzung des Bündels begleitet, d.h. der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ende verringert sich. Insbesondere kann das zweite Ende anfangs außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, während es nach dem Ende der Aufspreizung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, bspw. innerhalb der Gehäuseöffnung.In principle, it would be conceivable for an axial force to be exerted on the second end, as a result of which the bundle is compressed in the axial direction and at the same time expands in the radial direction. This would be possible regardless of the course of the heat-conducting elements, ie they could be straight, helically wound or shaped in some other way. In this case, however, the deformation of each heat conducting member may be difficult to control. In addition, an axial force of considerable size may be necessary, which in turn must be compensated for by a corresponding counter-force on the first end. If the first end transmits the force to the housing, for example, there could be a risk of damage to the housing. According to a preferred embodiment, a torsional moment is exerted on the bundle by the at least one force, as a result of which the winding of the bundle is reduced. It can also be said that the torsional moment opposes the twisting of the bundle. Of course, at least one force couple is necessary for a torsional moment. The torsional moment causes the second end to rotate relative to the first end. The reduction in winding is usually accompanied by a shortening of the bundle, ie the distance between the first and second ends decreases. In particular, the second end may initially be located outside the housing, while after the end of the spreading it is located inside the housing, e.g. within the housing opening.
Wie bereits erläutert, müssen die wenigstens eine Kraft bzw. das Drehmoment, welche auf das zweite Ende wirken, durch eine entgegengesetzte Kraft bzw. ein entgegengesetztes Drehmoment auf das erste Ende kompensiert werden, um eine Verdrehung bzw. Verschiebung des gesamten Bündels zu verhindern. Üblicherweise weist das Gehäuse eine der o.g. Gehäuseöffnung gegenüberliegende zweite Gehäuseöffnung auf. Es wäre prinzipiell möglich, das erste Ende durch diese zweite Gehäuseöffnung hindurch von außen zu ergreifen und so zu stabilisieren, während die Kraft auf das zweite Ende ausgeübt wird. Dieses Vorgehen ist allerdings im Allgemeinen kompliziert. Es ist somit bevorzugt, dass das erste Ende des Bündels drehmomentübertragend mit einem der Gehäuseöffnung axial gegenüberliegenden Eingriffsbereich des Gehäuses verbunden wird, wonach das Torsionsmoment ausgeübt wird. Die Verbindung ist zumindest drehmomentübertragend und kann insbesondere drehfest sein, so dass sich das erste Ende nicht gegenüber dem Gehäuse verdrehen kann. Die Drehmomentübertragung kann bspw. durch einen Kraftschluss, eventuell durch einen Stoffschluss und/oder insbesondere einen Formschluss erreicht werden.As already explained, the at least one force or torque acting on the second end must be compensated by an opposing force or torque on the first end in order to prevent twisting or displacement of the entire bundle. The housing usually has a second housing opening opposite the above-mentioned housing opening. In principle, it would be possible to grip the first end from the outside through this second housing opening and thus stabilize it while the force is being exerted on the second end. However, this procedure is generally complicated. It is thus preferred that the first end of the bundle is connected in a torque-transmitting manner to an engagement region of the housing axially opposite the housing opening, after which the torsional moment is exerted. The connection is at least torque-transmitting and can in particular be non-rotatable, so that the first end cannot rotate relative to the housing. The torque can be transmitted, for example, by means of a force fit, possibly by means of a material connection and/or in particular a form fit.
Bevorzugt ist das Bündel am ersten Ende verdrehsicher mit einem Eingriffselement verbunden, welches formschlüssig mit dem Eingriffsbereich in Eingriff gebracht wird. Das erste Eingriffselement kann mit den Wärmeleitelementen des Bündels formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Bspw. kann es durchgehende oder zum zweiten Ende hin geöffnete Ausnehmungen aufweisen, in welchen die Wärmeleitelemente endseitig aufgenommen sind. Auf einer gegenüberliegenden Seite, welche dem Eingriffsbereich zugewandt ist, weist das Eingriffselement Strukturen auf, die einen Formschluss ermöglichen, insbesondere einen Formschluss in tangentialer Richtung. Hierbei kann es sich z.B. um axiale Vorsprünge und/oder Ausnehmungen handeln. Diese korrespondieren mit Strukturen eines Eingriffsbereichs. Bspw. könnte erste Eingriffselement einen Vorsprung aufweisen, der in eine Ausnehmung des Eingriffsbereichs eingeführt werden kann oder umgekehrt. Durch den Formschluss wird ein Verdrehen des ersten Endes gegenüber dem Eingriffsbereich verhindert. Es wäre auch denkbar, dass das Eingriffselement ein Außengewinde aufweist, welches in ein Innengewinde eingeschraubt wird, das im Eingriffsbereich ausgebildet ist.The bundle is preferably connected at the first end in a torsion-proof manner to an engagement element, which is brought into engagement with the engagement area in a form-fitting manner. The first engagement element can be connected to the heat-conducting elements of the bundle in a form-fitting, force-fitting and/or material-fitting manner. For example, it can have continuous recesses or recesses which are open towards the second end and in which the heat-conducting elements are accommodated at the ends. On an opposite side, which faces the engagement area, the engagement element has structures that enable a form fit, in particular a form fit in the tangential direction. This can be, for example, axial projections and/or recesses. These correspond to structures of an intervention area. For example, the first engagement element could have a projection that can be inserted into a recess of the engagement area, or vice versa. The positive fit prevents the first end from twisting relative to the engagement area. It would also be conceivable for the engagement element to have an external thread which is screwed into an internal thread which is formed in the engagement area.
Wie bereits oben erläutert, kann das Bündel in kompakter Form durch die Gehäuseöffnung eingeführt werden und danach radial expandieren, wodurch eine effektivere, gleichmäßigere Kühlung des Innenraums des Gehäuses möglich ist. Insbesondere kann sich beim Expandieren eine radiale Ausdehnung des Bündels wenigstens bereichsweise um wenigstens 100% vergrößern, ggf. auch um wenigstens 200 %. Bspw. könnte das Bündel ohne Probleme mit einem Außendurchmesser von weniger als 5 cm durch eine Endöffnung geführt werden, um danach auf einen Außendurchmesser von 10 cm, 15 cm oder mehr aufgespreizt zu werden.As already explained above, the bundle can be inserted through the housing opening in a compact form and then expand radially, as a result of which a more effective, more uniform cooling of the interior of the housing is possible. In particular, during expansion, a radial expansion of the bundle can increase at least in regions by at least 100%, possibly also by at least 200%. For example, the bundle could easily be passed through an end opening with an outside diameter of less than 5 cm and then be spread to an outside diameter of 10 cm, 15 cm or more.
Bevorzugt beruht die Expansion auf einer wenigstens überwiegend elastischen Verformung der Wärmeleitelemente. Gleiches gilt für die Verringerung der Windung des Bündels. Es erfolgt somit keine oder allenfalls eine vernachlässigbare plastische Verformung der Wärmeleitelemente. Eine solche plastische Verformung, die bspw. mit einem wenigstens lokalen Überschreiten der Streckgrenze verbunden wäre, könnte sich nachteilig auf die Haltbarkeit der Wärmeleitelemente auswirken. Dies kombiniert mit größeren Temperaturunterschieden könnte zu Rissen in den Wärmeleitelementen führen. Außerdem besteht bei einer plastischen Verformung die Gefahr, dass sich die Querschnitte der Durchgangskanäle verringern und die Strömung behindert wird. Ob der Bereich der elastischen Verformung eingehalten wird, lässt sich anhand der konkret gegebenen Verformung sowie der bekannten Materialeigenschaften der Wärmeleitelemente überprüfen.The expansion is preferably based on an at least predominantly elastic deformation of the heat-conducting elements. The same applies to reducing the winding of the bundle. There is therefore no or at most negligible plastic deformation of the heat-conducting elements. Such plastic deformation, which would be associated, for example, with at least locally exceeding the yield point, could have a disadvantageous effect on the durability of the heat-conducting elements. This combined with larger temperature differences could lead to cracks in the heat conducting elements. In addition, in the case of plastic deformation, there is a risk that the cross sections of the through-channels will decrease and the flow will be impeded. Whether the range of elastic deformation is maintained can be checked on the basis of the specific deformation and the known material properties of the heat-conducting elements.
Die Wärmeleitelemente können massiv ausgebildet sein, bspw. als Metallstäbe, die allein aufgrund von Wärmeleitung Wärme aus dem Innenraum des Druckgastanks abführen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung allerdings weist wenigstens ein Wärmeleitelement einen Durchgangskanal für ein Kühlmittel auf. Insbesondere kann sich dies auf sämtliche Wärmeleitelemente beziehen. Das jeweilige Wärmeleitelement weist einen Durchgangskanal auf, der entlang der gesamten Länge des Wärmeleitelements durchgehend ausgebildet ist. Das Wärmeleitelement kann somit als hohl oder zumindest im weitesten Sinne rohrförmig bezeichnet werden. Man kann in diesem Fall auch von einem Wärmeleitrohr sprechen. Der Querschnitt des Durchgangskanals kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, bspw. polygonal, rechteckig, oval oder insbesondere kreisförmig. Normalerweise ist der Querschnitt entlang der gesamten Länge des Wärmeleitelements konstant, er könnte aber auch variieren. Es wäre denkbar, dass ein Wärmeleitelement eine Mehrzahl von Durchgangskanälen aufweist, normalerweise weist allerdings jedes Wärmeleitelement genau einen Durchgangskanal auf.The heat-conducting elements can be solid, for example as metal rods, which dissipate heat from the interior of the compressed gas tank solely due to heat conduction. According to a preferred development, however, at least one heat-conducting element has a through-channel for a coolant. In particular, this can relate to all heat-conducting elements. The respective heat-conducting element has a passage input channel, which is continuously formed along the entire length of the heat-conducting element. The heat-conducting element can thus be referred to as hollow or at least tubular in the broadest sense. In this case one can also speak of a heat pipe. The cross-section of the through-channel can be designed in different ways, for example polygonal, rectangular, oval or, in particular, circular. Normally the cross-section is constant along the entire length of the heat-conducting element, but it could also vary. It would be conceivable for a heat-conducting element to have a plurality of through-channels, but normally each heat-conducting element has exactly one through-channel.
Dabei ist vorgesehen, dass der jeweilige Durchgangskanal wenigstens indirekt mit zwei Kühlmittelanschlüssen verbunden ist bzw. verbunden wird, die insbesondere jeweils an einem der Endabschnitte angeordnet werden können. Die Verbindung wird in aller Regel hergestellt, bevor das Bündel in das Gehäuse eingeführt wird. Die beiden Kühlmittelanschlüsse bilden einen Einlass sowie einen Auslass für Kühlmittel. Dabei ist selbstverständlich das eine Ende des Durchgangskanals (direkt oder indirekt) mit dem einen Kühlmittelanschluss verbunden, während das andere Ende mit dem anderen Kühlmittelanschluss verbunden ist. Die Kühlmittelanschlüsse können beim Einbau des Druckgastanks mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Anders ausgedrückt, in eingebautem Zustand ist der Druckgastank in den Kühlmittelkreislauf eingebunden, wobei das Kühlmittel durch einen der Kühlmittelanschlüsse (welcher auch als Einlass-Kühlmittelanschluss bezeichnet werden kann) einströmt und durch den anderen (welcher auch als Auslass-Kühlmittelanschluss bezeichnet werden kann) wieder ausströmt. Dabei wird aufgrund der geschilderten Verbindung des Durchgangskanals zu den Kühlmittelanschlüssen das Kühlmittel ebenfalls durch den Durchgangskanal geführt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Durchgangskanäle eine Gruppe von ersten Durchgangskanälen sowie eine Gruppe von zweiten Durchgangskanälen aufweisen, wobei die ersten Durchgangskanäle stromaufwärts der zweiten Durchgangskanäle angeordnet sind. Somit sind die ersten Durchgangskanäle über die zweiten Durchgangskanäle (sowie ggf. weitere Leitungen oder Kanäle) mit dem Auslass-Kühlmittelanschluss verbunden, während die zweiten Durchgangskanäle über die ersten Durchgangskanäle (sowie ggf. weitere Leitungen oder Kanäle) mit dem Einlass-Kühlmittelanschluss verbunden sind. Alternativ zu einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs könnte auch ein wenigstens teilweise externer Kühlmittelkreislauf genutzt werden, z.B. ein Kühlmittelkreislauf einer Betankungsstation für den Druckgastank.In this case, it is provided that the respective through-channel is or will be connected at least indirectly to two coolant connections, which in particular can each be arranged on one of the end sections. The connection is usually made before the bundle is inserted into the housing. The two coolant connections form an inlet and an outlet for coolant. In this case, of course, one end of the through-channel is connected (directly or indirectly) to one coolant connection, while the other end is connected to the other coolant connection. The coolant connections can be connected to a coolant circuit of the motor vehicle when the compressed gas tank is installed. In other words, when installed, the compressed gas tank is integrated into the coolant circuit, with the coolant flowing in through one of the coolant connections (which can also be referred to as the inlet coolant connection) and flowing out again through the other (which can also be referred to as the outlet coolant connection). . In this case, the coolant is also guided through the through-channel due to the described connection of the through-channel to the coolant connections. In particular, it can be provided that the through-channels have a group of first through-channels and a group of second through-channels, the first through-channels being arranged upstream of the second through-channels. Thus, the first through-channels are connected to the outlet coolant port via the second through-channels (and possibly further lines or channels), while the second through-channels are connected to the inlet coolant port via the first through-channels (and possibly further lines or channels). As an alternative to a coolant circuit of the motor vehicle, an at least partially external coolant circuit could also be used, e.g. a coolant circuit of a filling station for the compressed gas tank.
Da der Durchgangskanal im Inneren des Wärmeleitelements ausgebildet ist, welches wiederum durch den Innenraum des Druckgastanks verläuft, kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel im Durchgangskanal und dem Gas im Innenraum des Druckgastanks erfolgen. In diesem Fall wird die Wärme nicht nur durch Wärmeleitung, sondern vor allen Dingen durch Konvektion, also durch den Kühlmittelfluss im Durchgangskanal, transportiert. Dies ist im Allgemeinen wesentlich effektiver als ein Wärmetransport nur durch Wärmeleitung. Das Kühlmittel kann ein herkömmliches flüssiges Kühlmittel des Kraftfahrzeugs sein, bspw. ein Wasser-Glykol-Gemisch. Dieses kann auch zur Kühlung bzw. Temperierung anderer Komponenten des Fahrzeugs verwendet werden. Die Wärme, die vom komprimierten Gas auf das Kühlmittel übergeht, kann an anderer Stelle über einen Radiator nach außen an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben werden oder alternativ auch zum Heizen des Fahrzeuginnenraums verwendet werden.Since the through-channel is formed inside the heat-conducting element, which in turn runs through the interior of the compressed gas tank, heat can be exchanged between the coolant in the through-channel and the gas in the interior of the compressed-gas tank. In this case, the heat is transported not only by heat conduction, but above all by convection, i.e. by the flow of coolant in the through-channel. In general, this is much more effective than transporting heat solely by conduction. The coolant can be a conventional liquid coolant for motor vehicles, for example a water-glycol mixture. This can also be used to cool or temper other components of the vehicle. The heat that is transferred from the compressed gas to the coolant can be given off to the surroundings of the vehicle at another point via a radiator or, alternatively, can also be used to heat the vehicle interior.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Wärmeleitelemente am zweiten Ende durch ein Kopfelement miteinander verbunden und ein Außengewinde dieses Kopfelements wird in ein Innengewinde der Gehäuseöffnung eingeschraubt. D.h., die Gehäuseöffnung weist ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde zusammenwirkt, welches am Kopfelement ausgebildet ist. Das Kopfelement kann ebenso wie die Wärmeleitelemente aus Metall ausgebildet sein und bspw. Ausnehmungen aufweisen, in denen die Enden der Wärmeleitelemente formschlüssig aufgenommen sind. Durch das Einschrauben des Kopfelements in die Gehäuseöffnung wird das zweite Ende am Gehäuse gesichert. Dabei erfolgt selbstverständlich auch eine Drehung des zweiten Endes, durch die gleichzeitig die Windung des Bündels verringert und das Bündel aufgespreizt werden kann. Bei der hier geschilderten Ausführungsform können beide Kühlmittelanschlüsse am Kopfelement angeordnet sein, während am Eingriffselement wenigstens ein Umlenkkanal ausgebildet ist. Jeder Umlenkkanal verbindet wenigstens einen ersten Durchgangskanal mit wenigstens einem zweiten Durchgangskanal und kann U-förmig ausgebildet sein. Im Kopfelement können ein erster Sammelkanal, der mit dem Einlass-Kühlmittelanschluss verbunden ist, sowie ein zweiter Sammelkanal, der mit dem Auslass-Kühlmittelanschluss verbunden ist, ausgebildet sein. Der erste Sammelkanal kann über erste Zweigkanäle mit den ersten Durchgangskanälen verbunden sein, während der zweite Sammelkanal über zweite Zweigkanäle mit den zweiten Durchgangskanälen verbunden ist. Jeder der Sammelkanäle kann ringförmig ausgebildet sein.According to one embodiment, the heat conducting elements are connected to one another at the second end by a head element and an external thread of this head element is screwed into an internal thread of the housing opening. That is, the housing opening has an internal thread which cooperates with an external thread which is formed on the head element. The head element, like the heat-conducting elements, can be made of metal and can have, for example, recesses in which the ends of the heat-conducting elements are accommodated in a form-fitting manner. Screwing the head member into the housing opening secures the second end to the housing. In this case, of course, the second end is also rotated, by means of which the coiling of the bundle is reduced and the bundle can be spread open at the same time. In the embodiment described here, both coolant connections can be arranged on the head element, while at least one deflection channel is formed on the engagement element. Each deflection channel connects at least one first through-channel to at least one second through-channel and can be U-shaped. A first collection channel, which is connected to the inlet coolant connection, and a second collection channel, which is connected to the outlet coolant connection, can be formed in the head element. The first collecting duct can be connected to the first passage ducts via first branch ducts, while the second collecting duct is connected to the second passage ducts via second branch ducts. Each of the collecting channels can be ring-shaped.
Das Kopfelement kann wiederum eine axiale Durchgangsöffnung aufweisen, in welche ein Ventil oder ein Verschlusselement eingebracht und darin gesichert wird. Dabei kann die Durchgangsöffnung insbesondere bezüglich der Gehäuseachse zentriert sein und die Enden der Wärmeleitelemente können (radial beabstandet) um die Durchgangsöffnung herum angeordnet sein. Gleichermaßen ist die Durchgangsöffnung normalerweise konzentrisch zur o.g. Gehäuseöffnung angeordnet. In die Durchgangsöffnung kann ein Ventil eingebracht und bspw. eingeschraubt werden, welches dann zur Befüllung des Druckgastanks genutzt werden kann. D.h., in diesem Fall wird der Druckgastank von der Seite der (ersten) Gehäuseöffnung aus befüllt. Alternativ kann vorgesehen sein, den Druckgastank von der gegenüberliegenden Seite zu befüllen, in welchem Fall dort ein entsprechendes Ventil angeordnet ist. Die (erste) Gehäuseöffnung kann dann durch ein Verschlusselement (Endplug) verschlossen werden, welches ebenfalls bspw. durch Einschrauben gesichert werden kann.The head element can in turn have an axial through-opening into which a valve or a closure element is introduced and therein is secured. In this case, the through-opening can be centered in particular with respect to the housing axis and the ends of the heat-conducting elements can be arranged (radially spaced) around the through-opening. Likewise, the through-opening is normally arranged concentrically to the above-mentioned housing opening. A valve can be introduced into the passage opening and, for example, screwed in, which can then be used to fill the compressed gas tank. In other words, in this case the compressed gas tank is filled from the side of the (first) housing opening. Alternatively, it can be provided that the compressed gas tank is filled from the opposite side, in which case a corresponding valve is arranged there. The (first) housing opening can then be closed by a closure element (end plug), which can also be secured, for example, by screwing.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
-
1-4 eine Schnittdarstellung eines Druckgastanks während verschiedener Phasen eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5-7 eine Detailansicht eines Bündels von Wärmeleitrohren während verschiedener Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
8 eine perspektivische Darstellung des Bündels mit einem Kopfelement; -
9 eine teilweise Schnittdarstellung eines Teils des Bündels mit dem Kopfelement aus8 ; -
10 eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie X-X in9 ; sowie -
11 eine teilweise Schnittdarstellung eines Teils des Bündels mit einem Eingriffselement.
-
1-4 a sectional view of a compressed gas tank during different phases of a method according to the invention; -
5-7 a detailed view of a bundle of heat pipes during different phases of the method according to the invention; -
8th a perspective view of the bundle with a head element; -
9 Figure 12 shows a partial section view of part of the bundle with the header8th ; -
10 a sectional view taken along the line XX in9 ; such as -
11 a partial sectional view of part of the bundle with an engaging element.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numbers, which is why they are usually only described once.
Des Weiteren ist in
In
In
Im weiteren Verlauf führt das ausgeübte Drehmoment dazu, dass die Windung des Bündels 10 abnimmt, während sich gleichzeitig seine Länge in axialer Richtung verringert. Somit vergrößert sich die radiale Abmessung des Bündels 10 (sein Außenradius) innerhalb des Druckgastanks 1, während das Kopfstück 13 näher an die Gehäuseöffnung 4.1 bewegt wird. Dies ist in
Der beschriebene Vorgang setzt sich fort, bis, wie in
In eingebautem Zustand können die Durchgangskanäle 11.1, 11.2 der Kühlmittelrohre 11 mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden werden, welcher ein flüssiges Kühlmittel (bspw. ein Wasser-Glykol-Gemisch) führt und zur Temperierung, also Kühlung und/oder Erwärmung, verschiedener Fahrzeugkomponenten oder - bereiche dient. Genauer gesagt wird der Einlass-Kühlmittelanschluss 13.8 mit einer (nicht dargestellten) zuführenden Kühlmittelleitung verbunden, während der Auslass-Kühlmittelanschluss 13.9 mit einer abführenden Kühlmittelleitung verbunden wird. Auf diese Weise kann Kühlmittel über den Einlass-Kühlmittelanschluss 13.8, den ersten Sammelkanal 13.6 und die ersten Zweigkanäle 13.4 in die ersten Durchgangskanäle 11.1 gelangen. Von dort gelangt das Kühlmittel über die Umlenkkanäle 12.2 in die zweiten Durchgangskanäle 11.2, und weiter über die zweiten Zweigkanäle 13.5 und den zweiten Sammelkanal 13.7 zum Auslass-Kühlmittelanschluss 13.9. Von dort gelangt es in die abführende Kühlmittelleitung. Wenn das Kraftfahrzeug betankt wird, wird Flüssiggas aus einem externen Tank über eine Tankleitung sowie das Ventil 14 in den Druckgastank 1 gefüllt. Beim Einströmen in den Druckgastank 1 strömt das Gas durch die Zwischenräume zwischen den Kühlmittelrohren 11 und hat einen verhältnismäßig großflächigen Kontakt mit den Kühlmittelrohren 11. Es ergibt sich dabei ein Wärmeaustausch zwischen dem sich beim Einfüllen erwärmenden Gas und der Kühlflüssigkeit in den Durchgangskanälen 11.1 11.2. Die Erwärmung des Gases wird durch den über die Wandung des jeweiligen Kühlmittelrohrs 11 gegebenen Wärmeaustausch mit der Kühlflüssigkeit beschränkt. Hierdurch kann auch bei verhältnismäßig schnellem Betanken verhindert werden, dass die Temperatur des Gases bzw. des Druckgastanks 1 einen aus Sicherheitsgründen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Eine externe Vorkühlung des Gases ist hierfür nicht notwendig. Die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme wird über den Kühlmittelkreislauf abgeführt und kann bspw. über einen Wärmetauscher an einen Fahrzeuginnenraum oder auch an die Fahrzeugumgebung abgegeben werden. Alternativ zu einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs wäre auch eine Verbindung mit einem (teilweise) externen Kühlkreislauf denkbar, der der Tankstation zugeordnet ist, an welcher der Druckgastank 1 betankt wird.When installed, the passage channels 11.1, 11.2 of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Druckgastankcompressed gas tank
- 22
- Gehäusecasing
- 2.12.1
- Innenrauminner space
- 33
- Mittelabschnittmiddle section
- 4, 54, 5
- Endabschnittend section
- 4.14.1
- Gehäuseöffnungcase opening
- 4.2, 13.34.2, 13.3
- Innengewindeinner thread
- 5.15.1
- Eingriffsbereichintervention area
- 5.2, 12.15.2, 12.1
- Eingriffsstrukturengagement structure
- 1010
- Bündelbunch
- 10.110.1
- erstes Endefirst end
- 10.210.2
- zweites Endesecond end
- 1111
- Wärmeleitrohrheat pipe
- 11.1, 11.211.1, 11.2
- Durchgangskanalthrough channel
- 1212
- Eingriffselementengagement element
- 12.212.2
- Umlenkkanaldeflection channel
- 1313
- Kopfstückheadpiece
- 13.113.1
- Außengewindeexternal thread
- 13.213.2
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 13.4, 13.513.4, 13.5
- Zweigkanalbranch channel
- 13.6, 13.713.6, 13.7
- Sammelkanalcollection channel
- 13.813.8
- Einlass-KühlmittelanschlussInlet coolant connection
- 13.913.9
- Auslass-KühlmittelanschlussOutlet coolant connection
- AA
- Gehäuseachsehousing axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- US 9964077 B2 [0006]US 9964077 B2 [0006]
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division |